[发明专利]一种多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料的制法

说明书

本发明涉及超级电容器技术领域，且公开了一种多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料，通过巯基‑烯点击化反应，将碳纳米管接枝于聚苯胺基体中，得到多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料，使碳纳米管在聚苯胺集体中具有非常好的分散性，避免了其发生团聚，从而影响掺杂碳纳米管对材料导电性的提升，在聚苯胺基体中形成良好的导电网络，使电极材料具有快速充放电的能力，提高了材料的最大电荷转移速度，因此可以使聚苯胺得到充分的氧化还原，提高了材料的赝电容性，同时碳纳米管在聚苯胺基体中起到三维支撑作用，阻止了聚苯胺在充放电氧化还原过程中引起的体积收缩，使聚苯胺具有更好循环稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体为一种多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料的制法。

背景技术

随着移动设备在人们日常生活中变得越来越重要，而出于对便携的考虑，移动设备对电源也有着更高的要求，快速充放电、高容量、以及高稳定性等性能是移动设备电源不可或缺的，超级电容器，作为一种新型的电化学储能设备，不仅具有高比容量、高功率密度等优良性能可以满足移动设备使用的需求，还具有非常好的循环稳定性，具有超长的循环寿命，因此超级电容器在作为移动电源具有非常好的应用前景。

目前主要的超级电容器材料有双电层电容性的碳材料以及具有赝电容性的金属氧化物与导电聚合物，常见的导电聚合物有聚吡洛、聚噻吩、聚对苯、聚苯胺等，其中聚苯胺因其具有独特的电化学活性、较强的化学稳定性、结构多样化、制备简单等优点具有非常好的研究潜力，但是聚苯胺导电性能不足，并且会引起体积收缩导致性能下降，而碳纳米管，作为一种非常好的超级电容器电极材料，具有非常好的导电性能，因此可以将材料复合，在超级电容器中具有广阔的应用前景，但是简单的物理共混容易发生碳纳米管的团聚与聚苯胺堆积，影响实际比容量与导电性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料的制法，解决了聚苯胺导电性能较差与碳纳米管在聚苯胺集体中易发生团聚的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料制备方法包括以下步骤：

(1)将羟基化多壁碳纳米管加入至N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，超声分散，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行加热搅拌反应，得到烯基化多壁碳纳米管；

(2)将3-氨基苯硫酚和苯胺溶解于三氯甲烷中，过硫酸钾溶解于盐酸中，在冰水浴中将两种溶液混合，静置反应，过滤洗涤、真空干燥，得到巯基化聚苯胺；

(3)将烯基化多壁碳纳米管与巯基化聚苯胺加入至无水乙醇溶液中，于超声分散器中，超声分散，于50-60℃下，进行紫外光照射反应30-45min，过滤洗涤、真空干燥，得到多壁碳纳米管接枝聚苯胺超级电容器电极材料。

优选的，所述步骤(2)中加热搅拌反应的氛围为氮气氛围，反应温度为50-80℃，反应时间为40-60h。

优选的，所述步骤(3)中3-氨基苯硫酚、苯胺与过硫酸钾的质量比为20-50:100:480-580。

优选的，所述步骤(3)中烯基化多壁碳纳米管与巯基化聚苯胺的质量比为100:200-400。

优选的，所述步骤(3)中超声分散器包括超声主机机箱，超声主机机箱设置有通风窗口，超声主机机箱上方活动连接有控制台，控制台设置有显示器与控制按钮，超声主机机箱通过电线活动连接有超声发生器，超声发生器活动连接有三颈反应器，三颈反应器活动连接有冷凝回流管，三颈反应器活动连接有加热控制台，加热控制台设置有加热元件与控制按钮。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下实验原理和有益技术效果：